隨著電力電子技術(shù)、微處理器技術(shù)以及新的電機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展，交流調(diào)速性能日益提高。變頻調(diào)速技術(shù)的出現(xiàn)使交流調(diào)速系統(tǒng)有取代直流調(diào)速系統(tǒng)的趨勢(shì)。但是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展要求交流變頻調(diào)速系統(tǒng)具有更高的調(diào)速精度、更大的調(diào)速范圍和更快的響應(yīng)速度，一般的通用變頻器已經(jīng)不能滿足工業(yè)應(yīng)用的需求，而交流電機(jī)矢量控制調(diào)速系統(tǒng)能夠很好的滿足這個(gè)要求。矢量控制(Field Oriented Control)，能夠?qū)崿F(xiàn)交流電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩的快速控制，本文對(duì)三相交流異步電機(jī)的矢量控制系統(tǒng)進(jìn)行了研究和分析，以高性能數(shù)字信號(hào)處理器為硬件平臺(tái)設(shè)計(jì)了基于DSP的三相交流異步電機(jī)的矢量控制系統(tǒng)，并分析了逆變器死區(qū)效應(yīng)的產(chǎn)生，實(shí)現(xiàn)了逆變器死區(qū)的補(bǔ)償。 本文介紹了交流調(diào)速及其相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，變頻調(diào)速的方案以及國(guó)內(nèi)外對(duì)矢量控制的研究狀況。以三相交流異步電機(jī)在三相靜止坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型為基礎(chǔ)，通過Clarke變換和Parke變換得到三相交流異步電機(jī)在兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型，并利用轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向的方法，對(duì)該模型進(jìn)行分析，設(shè)計(jì)了轉(zhuǎn)子磁鏈觀測(cè)器，以實(shí)現(xiàn)交流電機(jī)電流量的有效解耦，得到定子電流的轉(zhuǎn)矩分量和勵(lì)磁分量。仿照直流電機(jī)的控制方法，設(shè)計(jì)了矢量控制算法的電流與速度雙閉環(huán)控制系統(tǒng)。設(shè)計(jì)了以TMS320LF2407A為主控制器的硬件平臺(tái)，在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了矢量控制算法，論述了電壓空間矢量調(diào)制(SVPWM)的原理和方法，并對(duì)其進(jìn)行了改進(jìn)。最后對(duì)逆變器的死區(qū)進(jìn)行了補(bǔ)償。 實(shí)驗(yàn)表明基于轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向的矢量控制(FOC)系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，電流解耦方便，動(dòng)態(tài)性能好，精度較高，能夠基本滿足現(xiàn)代交流電機(jī)控制系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩和速度要求。
上傳時(shí)間： 2013-05-24
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電機(jī)直接啟動(dòng)時(shí)產(chǎn)生幾倍于額定電流的沖擊電流，不僅對(duì)電網(wǎng)造成不良影響，而且嚴(yán)重的影響電機(jī)的使用壽命。為了改善電機(jī)的啟動(dòng)特性，在電機(jī)領(lǐng)域采用由晶閘管控制的電機(jī)軟啟動(dòng)器，基于電機(jī)軟啟動(dòng)器的優(yōu)良特性，本文提出了一種基于高速數(shù)字處理器TMS320LF2407A的高性能的異步電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)器。 異步電機(jī)在輕載運(yùn)行時(shí)，功率損耗增大，功率因數(shù)和效率都大大降低，造成了大量電能的浪費(fèi)。本文從理論上分析了影響損耗的各種因素，提出了降壓節(jié)能方案，然后進(jìn)行了相關(guān)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證方案效果。 本文利用MATLAB搭建了軟起動(dòng)器系統(tǒng)的仿真模型，對(duì)軟起動(dòng)的控制方式進(jìn)行了仿真研究。仿真結(jié)果表明該軟起動(dòng)器系統(tǒng)可以有效地減小異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)對(duì)電網(wǎng)的沖擊。本文同時(shí)也闡述了晶閘管調(diào)壓電路及軟起動(dòng)器主電路的工作原理、軟起動(dòng)器的硬件結(jié)構(gòu)和功能以及軟件設(shè)計(jì)。 利用TMS320LF2407A和89S52組成的雙CPU系統(tǒng)，研制了性能優(yōu)良、操作簡(jiǎn)易、界面清晰的三相異步電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)器，本文給出了系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)、軟件設(shè)計(jì)思想和相關(guān)的實(shí)驗(yàn)曲線。實(shí)驗(yàn)證明，系統(tǒng)具有良好的控制特性。
標(biāo)簽： DSP 異步電動(dòng)機(jī) 節(jié)能
上傳時(shí)間： 2013-06-24
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隨著電機(jī)在工業(yè)、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，如何測(cè)試、分析和抑制電機(jī)振動(dòng)和噪聲，越來越受到人們的廣泛關(guān)注。虛擬儀器技術(shù)，相比于傳統(tǒng)儀器擁有性能高、擴(kuò)展性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，在工程測(cè)試等領(lǐng)域得到越來越廣泛的應(yīng)用。因此，結(jié)合虛擬儀器技術(shù)，建立電機(jī)噪聲和振動(dòng)的測(cè)試分析系統(tǒng)是一種可行的解決途徑。 本文將虛擬儀器技術(shù)應(yīng)用于電機(jī)的噪聲和振動(dòng)問題，建立了基于虛擬儀器的電機(jī)噪聲振動(dòng)測(cè)試分析系統(tǒng)。全文主要研究工作分為三部分：前兩部分分別研究了系統(tǒng)的硬件和軟件組成，建立了完整的硬件和軟件系統(tǒng)；第三部分進(jìn)行了噪聲振動(dòng)實(shí)驗(yàn)研究，驗(yàn)證了系統(tǒng)的正確性和有效性。本文的主要研究?jī)?nèi)容如下： 1．硬件部分。探討了系統(tǒng)的硬件組成，建立了以傳感器、信號(hào)調(diào)理電路和數(shù)據(jù)采集卡為核心的測(cè)試系統(tǒng)。系統(tǒng)硬件部分是正確采集電機(jī)噪聲和振動(dòng)信號(hào)的關(guān)鍵，是測(cè)試分析的基礎(chǔ)。 2．軟件部分。用LabVIEw虛擬儀器編程語言完成了軟件部分的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了信號(hào)采集、顯示、處理、診斷、打印報(bào)告等一系列功能。針對(duì)電機(jī)噪聲振動(dòng)的復(fù)雜性，建立了以快速傅里葉變換、功率譜函數(shù)分析、分?jǐn)?shù)倍頻譜分析、小波分析等信號(hào)處理方法為核心的信號(hào)分析處理功能，并用最小二乘支持向量機(jī)實(shí)現(xiàn)了電機(jī)故障診斷功能。 3．實(shí)驗(yàn)研究。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了系統(tǒng)的信號(hào)采集、信號(hào)分析和故障診斷的正確性。構(gòu)造三類電機(jī)故障，實(shí)驗(yàn)研究了采用最小二乘支持向量機(jī)進(jìn)行故障診斷的有效性。 在總結(jié)全文的基礎(chǔ)上，提出了該電機(jī)噪聲和振動(dòng)測(cè)試分析系統(tǒng)有待深入研究的若干問題。
標(biāo)簽： LabVIEW 電機(jī) 振動(dòng)測(cè)試
上傳時(shí)間： 2013-07-22
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超聲波電機(jī)(Ultrasonic Motor簡(jiǎn)稱USM)是八十年代發(fā)展起來的新型微電機(jī)。本文針對(duì)超聲波電機(jī)及其控制技術(shù)的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì),以我國(guó)研究技術(shù)相對(duì)比較成熟并有產(chǎn)業(yè)化前景的行波超聲波電機(jī)(Traveling-wave Ultrasonic Motor簡(jiǎn)稱TUSM)的伺服控制技術(shù)為研究對(duì)象,以直徑60mm的行波超聲波電機(jī)TUSM60為研究實(shí)例,在特性測(cè)試、動(dòng)穩(wěn)態(tài)性能分析,辨識(shí)模型建立、控制策略與控制算法的選擇與實(shí)現(xiàn)等方面展開研究。本論具體的研究?jī)?nèi)容為： 在分析超聲波電機(jī)研究歷史和現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,結(jié)合國(guó)內(nèi)外超聲波電機(jī)特別是行波超聲波電機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì),重點(diǎn)論述了行波超聲波電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)的研究進(jìn)展。 介紹行波超聲波電機(jī)的基本結(jié)構(gòu),并從該電機(jī)的主要理論基礎(chǔ)--壓電原理、行波合成、接觸模型出發(fā),分析了行波超聲波電機(jī)定子質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方程.并結(jié)合定轉(zhuǎn)子摩擦接觸特點(diǎn),分析了行波超聲波電機(jī)的運(yùn)行機(jī)理。 根據(jù)對(duì)行波超聲波電機(jī)測(cè)試和高精度控制的要求,研制出基于雙DSP和FPGA的超聲波電機(jī)高性能測(cè)試控制平臺(tái)。其中控制核心采用了雙DSP結(jié)構(gòu),可以在對(duì)行波超聲波電機(jī)進(jìn)行控制的同時(shí),將必要的參數(shù)讀取出來進(jìn)行分析和研究。為行波超聲波電機(jī)瞬態(tài)特性分析以及控制策略、控制算法的深入研究打下了基礎(chǔ)。 對(duì)電機(jī)的瞬態(tài)、穩(wěn)態(tài)特性進(jìn)行的測(cè)試,可以分析驅(qū)動(dòng)頻率、電壓以及相位差等調(diào)節(jié)量對(duì)電機(jī)輸出的影響。在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步對(duì)行波超聲波電機(jī)的調(diào)節(jié)方式、控制算法選擇方面進(jìn)行分析,并得到相應(yīng)結(jié)論。 通過對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的總結(jié)和歸納,利用系統(tǒng)辨識(shí)中的非參數(shù)方法,建立在特定頻率條件下的近似線性模型。在行波超聲波電機(jī)工作范圍內(nèi),辨識(shí)若干組不同頻率條件下的近似線性模型,將這些模型的參數(shù)進(jìn)行二維或三維擬合,可以得到一個(gè)關(guān)于行波超聲波電機(jī)傳遞函數(shù)的模型。辨識(shí)模型的建立為合理的選擇和優(yōu)化控制參數(shù),控制效果的驗(yàn)證等提供了行之有效的手段。 在對(duì)行波超聲波電機(jī)的速度控制、位置控制展開的研究中.首先利用遺傳算法對(duì)常規(guī)PI恒轉(zhuǎn)速控制的控制參數(shù)整定及修正方法進(jìn)行了研究；利用神經(jīng)元的在線自學(xué)習(xí)能力,研究和設(shè)計(jì)單神經(jīng)元PID-PI轉(zhuǎn)速控制器,提高控制系統(tǒng)對(duì)電機(jī)非線性和時(shí)變性的適應(yīng)能力；為了消除在伺服控制中,單一調(diào)節(jié)量(驅(qū)動(dòng)頻率)情況下,低轉(zhuǎn)速的跳躍問題,研究和討論了多調(diào)節(jié)量分段控制方法,并利用模糊控制對(duì)控制方法的有效性進(jìn)行了驗(yàn)證；在位置控制中,利用轉(zhuǎn)速控制研究的結(jié)果,研究和設(shè)計(jì)了位置--速度雙環(huán)(串級(jí))控制器,實(shí)現(xiàn)了電機(jī)高精度位置伺服控制。 通過對(duì)已有控制系統(tǒng)的改進(jìn)和簡(jiǎn)化,設(shè)計(jì)和研制了具有實(shí)用化價(jià)值行波超聲波電機(jī)控制器：并將研究成果應(yīng)用于針對(duì)核磁成像設(shè)備而設(shè)計(jì)的行波超聲波電機(jī)隨動(dòng)控制系統(tǒng)中,同時(shí)嘗試了將該控制器用于高精度X-Y兩維定位平臺(tái)。
上傳時(shí)間： 2013-07-13
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勵(lì)磁控制系統(tǒng)是同步發(fā)電機(jī)的重要組成部分，它的特性好壞直接影響電機(jī)及電力系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性。 基于此，利用仿真的方式對(duì)勵(lì)磁控制系統(tǒng)進(jìn)行了研究并給出了相關(guān)結(jié)論，同時(shí)提出了一些新的控制算法，并建立了一個(gè)勵(lì)磁控制系統(tǒng)仿真平臺(tái)。 首先，從同步電機(jī)和勵(lì)磁系統(tǒng)的模型入手，根據(jù)研究需要修改了同步電機(jī)的仿真模型，詳細(xì)地介紹了檢測(cè)單元、控制單元和勵(lì)磁系統(tǒng)主回路模型，在總結(jié)普通PID調(diào)節(jié)方式不足的基礎(chǔ)上提出了一種性能優(yōu)越的非線性PID控制方式。 其次，分別在有刷和無刷勵(lì)磁系統(tǒng)下，對(duì)普通PID、非線性PID和模糊自適應(yīng)PID三種控制方式在階躍響應(yīng)和突變負(fù)載的情況下進(jìn)行仿真，對(duì)輸出的機(jī)端電壓進(jìn)行分析并得出相關(guān)結(jié)論。 除了對(duì)通用的勵(lì)磁控制算法進(jìn)行仿真分析外，提出了一種基于同步電機(jī)本身的勵(lì)磁控制算法，這種控制方式是對(duì)勵(lì)磁電流進(jìn)行閉環(huán)控制，并輔以非線性的PID控制進(jìn)行進(jìn)行精度調(diào)節(jié)。針對(duì)這種方式，提出了兩種實(shí)現(xiàn)方案。同樣在有刷和無刷勵(lì)磁系統(tǒng)下進(jìn)行階躍響應(yīng)和突變負(fù)載的仿真分析研究。仿真測(cè)試表明，這種控制算法在控制的快速性和穩(wěn)定性方面優(yōu)于通用的控制方式。 最后，鑒于勵(lì)磁控制系統(tǒng)仿真的重復(fù)性及操作的繁瑣性，建立了一種基于MATLAB GUI的勵(lì)磁控制仿真平臺(tái)，借助此平臺(tái)對(duì)SIMULINK模型操作，可以方便地實(shí)現(xiàn)對(duì)參數(shù)的設(shè)置與修改、模型的查看和修正、仿真的顯示及相關(guān)的輔助操作等等，可以極大地簡(jiǎn)化仿真的操作過程，提高仿真的效率。另外，此平臺(tái)的實(shí)現(xiàn)也為其它系統(tǒng)類型仿真界面的建立提供了重要的參考。
標(biāo)簽： 同步發(fā)電機(jī) 勵(lì)磁控制 仿真研究
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展和人們對(duì)數(shù)據(jù)采集技術(shù)要求的日益提 高，近年來數(shù)據(jù)采集技術(shù)得到了長(zhǎng)足的發(fā)展，主要表現(xiàn)為精度越來越高， 傳輸?shù)乃俣仍絹碓娇?。但是各種基于ISA、PCI 等總線的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)存 在著安裝麻煩、受計(jì)算機(jī)插槽數(shù)量、地址、中斷資源的限制、可擴(kuò)展性 差等缺陷，嚴(yán)重的制約了它們的應(yīng)用范圍。USB 總線的出現(xiàn)很好的解決了 上述問題，它是1995 年INTEL、NEC、MICROSOFT、IBM 等公司為解決傳 統(tǒng)總線的不足而推出的一種新型串行通信標(biāo)準(zhǔn)。為了適應(yīng)高速傳輸?shù)男?要，2004 年4月，這些公司在原來1.1 協(xié)議的基礎(chǔ)上制定了USB2.0 傳輸 協(xié)議，使傳輸速度達(dá)到了480Mb/s。該總線具有安裝方便、高帶寬、易擴(kuò) 展等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)逐漸成為現(xiàn)代數(shù)據(jù)采集傳輸?shù)陌l(fā)展趨勢(shì)。 以高速數(shù)字信號(hào)處理器（DSPs）為基礎(chǔ)的實(shí)時(shí)數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)近 年來發(fā)展迅速，并獲得了廣泛的應(yīng)用。TMS320C6713 是德州儀器公司 （ Texas Instrument ） 推出的浮點(diǎn)DSPs ， 其峰值處理能力達(dá)到了 1350MFLOPS，是目前國(guó)際上性能最高的DSPs 之一。同時(shí)該DSPs 接口豐 富，擴(kuò)展能力強(qiáng)，非常適合于做主控芯片。 基于TMS320C6713 和USB2.0，本文設(shè)計(jì)了一套多路實(shí)時(shí)信號(hào)采集系 統(tǒng)。該設(shè)計(jì)充分利用了高速數(shù)字信號(hào)處理器TMS320C6713 和USB 芯片 CY7C68001 的各種優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了傳輸速度快，采樣精度高，易于擴(kuò)展，接口簡(jiǎn)單的特點(diǎn)。在本文中詳細(xì)討論了各種協(xié)議和功能模塊的設(shè)計(jì)。本文 的設(shè)計(jì)主要分為硬件部分和軟件部分，其中硬件部分包括模擬信號(hào)輸入 模塊，AD 數(shù)據(jù)采集模塊，USB 模塊，所有的硬件模塊都在TMS320C6713 的協(xié)調(diào)控制下工作，軟件部分包括DSP 程序和PC 端程序設(shè)計(jì)。總的設(shè)計(jì) 思想是以TMS320C6713為核心，通過AD 轉(zhuǎn)換，將采集的數(shù)據(jù)傳送給 TMS320C6713 進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，并將處理后的數(shù)據(jù)經(jīng)過USB 接口傳送到上位 機(jī)。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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現(xiàn)代交流調(diào)速系統(tǒng)中，永磁同步電機(jī)(PMSM)由于其良好的性能，正得到越來越廣泛地應(yīng)用。永磁同步電機(jī)的控制策略有很多，不同的控制策略各有千秋。有的滿足了高性能要求，但成本卻很高；有的滿足了硬件低成本要求，但軟件算法非常復(fù)雜、或者性能不理想，等等。因此，針對(duì)實(shí)際的應(yīng)用場(chǎng)合，開發(fā)出性能價(jià)格比優(yōu)越的控制器系統(tǒng)是非常有價(jià)值的。 本課題就是基于此思想，兼顧硬件成本和軟件可行性，運(yùn)用低成本策略、較優(yōu)的軟件算法設(shè)計(jì)出雙閉環(huán)控制器系統(tǒng)，在低成本傳感器條件下實(shí)現(xiàn)了永磁同步電機(jī)正弦波驅(qū)動(dòng)控制。 本文根據(jù)永磁同步電機(jī)磁場(chǎng)定向下的空間矢量數(shù)學(xué)模型，對(duì)其控制所需的位置、速度和電流參數(shù)展開分析。提出了基于離散位置信號(hào)進(jìn)行位置預(yù)估的原理，并分析了復(fù)雜工況下位置信號(hào)的矯正問題。利用BLDC方式與SVPWM方式的轉(zhuǎn)換，解決了肩動(dòng)過程中永磁同步電機(jī)脈動(dòng)和失步問題。分析了基于英飛凌XC164CM單片機(jī)系統(tǒng)直流側(cè)電阻采樣計(jì)算相電流原理。設(shè)計(jì)了基于英飛凌XC164CM單片機(jī)的控制系統(tǒng)，外圍功率驅(qū)動(dòng)電路以及過電流保護(hù)等電路。編制了基于離散位置信號(hào)的永磁同步電機(jī)電壓空間矢量(SVPWM)控制策略的C語言程序，完成了軟件和系統(tǒng)的調(diào)試。 最后，進(jìn)行了一系列的實(shí)驗(yàn)論證，并取得了理想的效果。
標(biāo)簽： 離散 信號(hào) 永磁同步電機(jī)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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本文的主要工作是設(shè)計(jì)與開發(fā)了用于機(jī)床主軸直接驅(qū)動(dòng)的全數(shù)字化永磁同步電動(dòng)機(jī)矢量控制系統(tǒng)的軟硬件平臺(tái)，并利用該平臺(tái)進(jìn)行了仿真和實(shí)驗(yàn)研究，仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了該系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的可行性。 首先，詳細(xì)闡述了坐標(biāo)變換理論，根據(jù)永磁同步電動(dòng)機(jī)的本體結(jié)構(gòu)推導(dǎo)了其在各坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型，深入研究了永磁同步電動(dòng)機(jī)的矢量控制原理和id=0控制策略，此外對(duì)空間電壓矢量脈寬調(diào)制(SVPWM)的基本原理和特性進(jìn)行了研究。 其次，采用MATLAB軟件建立了電機(jī)系統(tǒng)的仿真模型。整個(gè)仿真系統(tǒng)包括PMSM模塊、Power Module模塊、測(cè)量模塊、坐標(biāo)變換模塊、電流、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)模塊和SVPWM模塊等。仿真結(jié)果驗(yàn)證了矢量控制和SVPWM技術(shù)應(yīng)用于本系統(tǒng)的可行性，同時(shí)為系統(tǒng)平臺(tái)設(shè)計(jì)提供了理論依據(jù)。 再次，為了提高系統(tǒng)的動(dòng)靜態(tài)特性和減小轉(zhuǎn)動(dòng)脈動(dòng)，采用DSP TMS320F2812為核心進(jìn)行了永磁同步電動(dòng)機(jī)全數(shù)字矢量控制系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)。系統(tǒng)硬件包括電流檢測(cè)、速度檢測(cè)、顯示電路、驅(qū)動(dòng)電路、主電路和系統(tǒng)保護(hù)電路等；系統(tǒng)軟件由DSP編程實(shí)現(xiàn)，采用基于id=0的轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向矢量控制方法，完成對(duì)永磁同步電動(dòng)機(jī)的解耦控制。速度調(diào)節(jié)器和電流調(diào)節(jié)器采用常規(guī)PI控制算法，逆變器采用SVPWM控制策略。同時(shí)，給出了系統(tǒng)各模塊的軟件流程圖，包括系統(tǒng)初始化程序、速度和電流調(diào)節(jié)程序、SVPWM的實(shí)現(xiàn)以及功率驅(qū)動(dòng)保護(hù)等子程序等。 最后，在實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上做了大量深入的實(shí)驗(yàn)研究工作，并對(duì)試驗(yàn)波形做了深入分析。結(jié)果表明，該系統(tǒng)具有能夠響應(yīng)速度快，低轉(zhuǎn)速運(yùn)行平穩(wěn)和抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，可以滿足主軸直接驅(qū)動(dòng)要求。
上傳時(shí)間： 2013-05-18
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隨著變電站自動(dòng)化、通信和微電子等技術(shù)的快速發(fā)展，在變電站自動(dòng)化系統(tǒng)領(lǐng)域出現(xiàn)了大量基于微處理器/控制器的智能電子設(shè)備，變電站自動(dòng)化的水平在不斷提高，系統(tǒng)集成成為趨勢(shì)。在這一發(fā)展過程中，互操作性差已經(jīng)開始成為“瓶頸”問題，即不同廠商或同一廠商在不同時(shí)期的智能電子設(shè)備采用的網(wǎng)絡(luò)和通信協(xié)議可能不相同，使得智能電子設(shè)備之間需要協(xié)議轉(zhuǎn)換才能集成到一個(gè)變電站系統(tǒng)，從而增加了系統(tǒng)的成本和復(fù)雜性，影響了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性和可靠性。為了解決這個(gè)問題并適應(yīng)將來快速更新的計(jì)算機(jī)和通信技術(shù)，國(guó)際電工委員會(huì)于2005年正式頒布了關(guān)于變電站自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)通信的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IEC61850。本文圍繞基于IEC61850的變電站網(wǎng)絡(luò)通信和符合該標(biāo)準(zhǔn)的智能電子設(shè)備網(wǎng)絡(luò)通信裝置的實(shí)現(xiàn)展開研究，分為IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的體系分析和具體模型的構(gòu)建、基于IEC61850的通信網(wǎng)絡(luò)的特征及規(guī)劃、變電站通信網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流建模及網(wǎng)絡(luò)通信性能仿真、符合該標(biāo)準(zhǔn)的智能電子設(shè)備網(wǎng)絡(luò)通信裝置的設(shè)計(jì)幾部分。 IEC61850是一套完備的、面向未來的變電站通信網(wǎng)絡(luò)與系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)，本文首先介紹了其制定背景、結(jié)構(gòu)體系和主要內(nèi)容，分析了信息模型的內(nèi)涵、技術(shù)特征和建模方法，并針對(duì)變電站中最為重要的兩類模型--采樣值報(bào)文傳輸模型和通用變電站事件傳輸模型進(jìn)行了具體的模型構(gòu)建和通信映射。 實(shí)現(xiàn)IEC61850通信的物理承載是以太網(wǎng)，本文首先通過對(duì)以太網(wǎng)的技術(shù)特征進(jìn)行分析，得出其通信特性，然后研究和分析了變電站通信網(wǎng)絡(luò)對(duì)環(huán)境、規(guī)模、安全性、可靠性和實(shí)時(shí)性等要求，其中對(duì)網(wǎng)絡(luò)傳輸延時(shí)的特性進(jìn)行了深入研究。在上述分析的基礎(chǔ)上，對(duì)變電站通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了規(guī)劃和構(gòu)建，提出了使用適用的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹?bào)文加入優(yōu)先級(jí)標(biāo)簽、采用基于多VLAN的節(jié)點(diǎn)分布規(guī)劃和網(wǎng)絡(luò)冗余等提高實(shí)時(shí)性和可靠性的改進(jìn)措施。 區(qū)別于傳統(tǒng)的以太網(wǎng)通信，變電站通信網(wǎng)絡(luò)中存在多種數(shù)據(jù)流，是要進(jìn)行特殊處理的。本文首先對(duì)基于IEC61850的變電站通信網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)流進(jìn)行分析并劃分類別，根據(jù)其特性建立了數(shù)學(xué)模型。然后歸納了網(wǎng)絡(luò)模擬的一些技術(shù)和方法，并通過基于NS-2的網(wǎng)絡(luò)模擬技術(shù)對(duì)變電站通信網(wǎng)絡(luò)的性能進(jìn)行了動(dòng)態(tài)模擬，得出了相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)。模擬結(jié)果證明了使用交換式以太網(wǎng)、報(bào)文引入優(yōu)先級(jí)標(biāo)簽和采用基于多VLAN的節(jié)點(diǎn)分布規(guī)劃等提高實(shí)時(shí)性措施的正確性，有利于變電站的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和建設(shè)以及智能電子設(shè)備通信裝置的設(shè)計(jì)。 從現(xiàn)代電力系統(tǒng)的信號(hào)源開始，首先分析了電子式互感器數(shù)字接口的要求并建立數(shù)學(xué)模型，然后采用模塊化的思想設(shè)計(jì)出相應(yīng)的具體軟/硬件，實(shí)現(xiàn)了基于IEC61850的電子式互感器數(shù)字接口的通信裝置樣機(jī)。在此基礎(chǔ)上將此裝置經(jīng)過擴(kuò)展和修改用于其他的智能電子設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)通信，使其具有廣泛使用性和兼容性。最后設(shè)計(jì)了試驗(yàn)環(huán)境，通過測(cè)試驗(yàn)證了該樣機(jī)的通信性能滿足要求并具有較高的可靠性。
上傳時(shí)間： 2013-07-08
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本文研究的課題主要是基于ARM平臺(tái)和GSM短消息之上的遠(yuǎn)程電機(jī)數(shù)據(jù)采集和實(shí)時(shí)監(jiān)控。應(yīng)用背景是城市污水泵站的無線監(jiān)測(cè)和控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)需求，該系統(tǒng)采用分布式控制技術(shù)和無線通訊的方式，統(tǒng)一調(diào)配全市污雨水的排放，汛期社會(huì)效益非常突出。但是采用專用無線通訊設(shè)備，專用性很強(qiáng)且價(jià)格較為昂貴，無法實(shí)現(xiàn)高速聯(lián)接，不易于更新?lián)Q代。 對(duì)于眾多城市的雨污水泵站控制系統(tǒng)，本文提出的低成本的智能控制系統(tǒng)和GSM短消息相結(jié)合的技術(shù)非常實(shí)用。它可以有效地減輕工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，降低企業(yè)的生產(chǎn)成本。同時(shí)，GSM網(wǎng)絡(luò)所具有的強(qiáng)大功能，人們可以期待高度開放、使用靈活方便、功能強(qiáng)大的低成本智能控制系統(tǒng)的出現(xiàn)，特別是在舊有泵站的技術(shù)改造中。 在本文中主要就這一技術(shù)的幾個(gè)關(guān)鍵部分比如被控電機(jī)的數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控信息的短消息編解碼傳輸做了深入探討。對(duì)GSM短消息協(xié)議的研究和編解碼傳輸?shù)膶?shí)現(xiàn)是本文研究的難點(diǎn)和重點(diǎn)。GSM短消息協(xié)議是一個(gè)很復(fù)雜的通信協(xié)議，要想掌握它還必須理解GSM系統(tǒng)協(xié)議的相關(guān)部分，這就要求研究者必須有比較深厚的通信技術(shù)知識(shí)。
上傳時(shí)間： 2013-06-19
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